Akrilik Levhanın Lazer İşleme Nedir?

Akrilik levhanın kesilmesi söz konusu olduğunda, uygun uygulamalar için kullanılmaları koşuluyla, CO2 lazerlerin genellikle güçlü ve-uygun maliyetli bir çözüm olduğu kabul edilir. Temiz, keskin iç köşeler gerektiren küçük, karmaşık parçaları içeren görevler veya fit başına 0,005 inçten daha dar kesme toleransları gerektiren pratik olarak her boyuttaki parçalar için lazer genellikle bu iş için en iyi araçtır. Bunun ana nedenlerinden biri, lazer kesimin genellikle 0,010 ila 0,020 inç arasında çok dar bir çentik oluşturmasıdır. Ayrıca, şekil ve boyut açısından muazzam bir esneklik sunar ve belki de en önemlisi, cilalı, tozsuz-bir kenar bırakır. Bu faktörlerden dolayı, birçok yüksek kaliteli uygulamanın ilk tercihidir.

Equipment Overview

Temel olarak CO2 lazerleri paralel bir ışık demeti yayarak çalışır. Bu ışığın spesifik dalga boyu 10,6 mikrondur. Bu özel dalga boyunun metal olmayan malzemeler tarafından çok iyi bir şekilde emildiğini belirtmekte fayda var. Bu ışık demeti veya enerji, bir mercek aracılığıyla çok küçük bir noktaya odaklandığında, aslında yoluna çıkan malzemeyi buharlaştırır.

Makine konfigürasyonu açısından, odaklanmış lazer ışını bir X-Y konumlandırma tablosu üzerinde sabit tutulabilir. Alternatif olarak endüstride "uçan kafa" konfigürasyonu olarak bilinen konfigürasyon kullanılarak sabit bir yüzey üzerine konumlandırılabilir. Uçan kafa kurulumunu basitçe açıklamak gerekirse: Lazer ışınının kendisi, bir ayna sistemi ve mekanik konumlandırma dişlisi aracılığıyla iş parçası üzerinde bir veya iki eksen boyunca hareket eder. Hem lazerin hem de işin konumlandırılmasını yönetmek için kullanılan kontrolörler, bilgisayarlar ve yazılımlar aslında diğer CNC işleme ekipmanlarında bulunan donanım ve yazılımlara çok benzer. Sonuç olarak, bir lazer kesiciyi tasarlamak ve çalıştırmak aslında diğer herhangi bir standart CNC makinesiyle çalışmaktan daha zor değildir.

Akriliği lazerle kesmeye hazırlanırken ilgilenmeniz gereken üç temel değişken vardır. Bunların her biri hem kesimin kalitesini hem de malzemede ortaya çıkan gerilim seviyelerini etkileyecektir. Bu değişkenler şunlardır:

Lazerin gücü.
Besleme hızı.
Nabız hızı.

Bu ayarların tümü, farklı malzeme türlerine, farklı kalınlıklara ve istenen kenar kaplamasına uyacak şekilde ayarlanabilir. Akrilik levhayı kesmek için, kabaca ¼ inç'e kadar olan kalınlıklar için 40 watt kadar küçük bir lazer ünitesi kullanılabilir. Bununla birlikte, bunun gibi daha küçük bir lazerle iyi kenar kalitesi elde etmek istiyorsanız, esas olarak ilerleme hızını dakikada yaklaşık 20 inç'e düşürmeniz gerekir.

Öte yandan, daha kalın sayfalar için veya daha yüksek ilerleme hızlarına ihtiyacınız varsa daha büyük bir lazer sistemi gerekir. Örneğin 180 watt'lık bir lazer, yalnızca yaklaşık %75 güçle çalışırken, çoğu kalınlıktaki akrilik levha için genellikle hızlı ve ekonomik kesim sağlayacaktır. 500 ila 1000 Watt aralığındaki daha da yüksek watt gücüne sahip makineler, çok daha yüksek ilerleme hızlarına olanak tanır ve aynı zamanda birden fazla kesme kafasının aynı anda kullanılmasına da olanak tanır.

Procedures: Setting Up To Cut Acrylic Sheet

Genellikle lazer gücünün belirli bir ilerleme hızında arttırılmasının daha parlak bir yüzey elde edilmesine yol açacağı gözlemlenir. Ancak olumsuz tarafı, bunun aynı zamanda levhanın kenarındaki gerilim seviyesini de arttırmasıdır. Tersine, daha hızlı bir darbe hızıyla birlikte daha hızlı bir besleme hızının kullanılması, yüzeyin daha az parlak olmasına rağmen tipik olarak daha düşük gerilime sahip bir kenar üretecektir.

Nabız hızıyla ilgili olarak (saniye başına atım veya pps olarak ölçülür), bu sadece lazerin "ateşleme" hızıdır. Lazer ışınının aslında sürekli bir akış yerine bir dizi küçük patlama veya darbe olduğunu anlamak önemlidir. Nabız hızını iki ana yolla kontrol edebilirsiniz: zamanla orantılı olarak veya kat edilen mesafeyle orantılı olarak.

Nabız hızını zamanla orantılı hale getirme yöntemi daha yaygın ve başlangıçta programlanması daha kolay olsa da, bu yöntem sıklıkla iç köşelerin yanmasına neden olur. Bunun nedeni, X-Y denetleyicisinin doğal olarak bir köşede gezinmesinin düz bir çizgide ilerlemesinden daha uzun sürmesidir. Sonuç olarak, köşeler-özellikle iç kısımlar-çok fazla enerji emme eğilimindedir, bu da onların erimesine ve aşırı-gerilmeye uğramasına neden olur. Bu, akrilik ve polikarbonat gibi çentiklere-hassas malzemeleri keserken dikkate alınması gereken kritik bir noktadır. İç köşeler genellikle yüksek yük taşıyan zayıf alanlardır. Bu nedenle bu bölgelerdeki gerilimi veya çentikleri en aza indirmek için mümkün olan her şey yapılmalıdır.

Nabız hızının kat edilen mesafeyle orantılı hale getirilmesi bu sorunun büyük bir kısmını ortadan kaldırır. Kontrol cihazı köşelerdeki ilerleme hızını otomatik olarak yavaşlattığından nabız hızı da yavaşlar. Bu, kesim boyunca herhangi bir noktada yayılan enerji miktarının sabit kalmasını sağlar.

Kontrol cihazınızın ne kadar karmaşık olduğu veya ilerleme hızınızın ne kadar hızlı olduğu önemli değildir; Kenar gerilimi belirli uygulamalarda her zaman dikkate alınması gereken bir şeydir. Bir akrilik veya polikarbonat levha ısıtıldığında, ısı stresi potansiyeli mevcuttur. Bu sorun, tabakanın yalnızca bir kısmı ısıtıldığında en belirgin hale gelir; lazer kesim sırasında da tam olarak böyle olur.

Levhanın ısıtılmayan gövdesi ile hızla ısıtılan, hızla soğutulan kenar arasındaki arayüz çatlamaya karşı çok hassastır. Bu yüksek gerilimli alanlar, kalınlığa bağlı olarak levhanın içine yaklaşık 0,010 ila 0,050 inç kadar uzanabilir. Bu alanlar, uyumsuz solventlerle temasa girdiklerinde veya bükülme gibi yüksek mekanik strese maruz kaldıklarında çatlamaya çok yatkındır.

İlerleme hızını, darbe hızını ve gücü ayarlayarak bu kenar gerilimi sorununu en aza indirebilirsiniz. Daha düşük güç ve daha yavaş bir darbe hızının kullanılması, nispeten hızlı bir besleme hızıyla birleştiğinde, tabakanın emdiği toplam enerji veya ısı miktarını azaltır. Bu da hem gerilimin büyüklüğünü hem de gerilimin levhaya yayıldığı mesafeyi azaltır. Ancak bu koşulların daha az parlak kenar kaplamasıyla sonuçlanacağını kabul etmek gerekir. bazı özel durumlarda, gerilmiş alanları tamamen kazımak veya makineyle uzaklaştırmak aslında pratik olabilir.

Yüksek-güçlü lazer sistemlerinin çoğu, bir vakum tutma-masasıyla ve bir gaz destek akışıyla donatılmıştır. Buradaki çeşitli faktörler kesimin nihai kalitesini etkileyebilir: kullanılan gazın türü, o gazın akış hızı ve buharların boşaltılmasında vakum tablasının verimliliği. Kesim boyunca iyi bir gaz akışına sahip olmak ve etkili bir vakuma sahip olmak, aksi takdirde iş parçasına zarar verebilecek, küçük alevlenmelere ve kömürleşmelere neden olabilecek veya geride istenmeyen kalıntılar bırakabilecek buharların giderilmesine yardımcı olur.

Laser Cuttable Masking

Özel uygulamanız için akrilik levha seçerken maskelemenin performansı bir diğer önemli husustur. Maskeleme düzgün şekilde yapışmazsa, üretim süreci sırasında parçalar hasar görebilir veya çizilebilir ve sürecin verimliliği olumsuz yönde etkilenebilir. Tam tersi, eğer maskelemeyi kaldırmak çok zorsa, ekstra işçilik ve daha yüksek maliyetlerle sonuçlanır. Üretim süreci için doğru maskelemeyi seçmek bu sorunları en aza indirmenin anahtarıdır.

Geleneksel olarak kağıt maskeleme, lazer kesim için standart seçim olmuştur. Buradaki fayda kesimin kenarlarındaki akriliğe kaynaşmamasıdır. Güçlü ve tutarlı yapışma özelliği, taşıma ve kesme sırasında maskelemenin kalkmasını önler, bu da akrilik yüzeyi lazer tarafından üretilen sıcak, aşındırıcı gazlardan korur. Ancak lazerle-kesilebilen polietilen maskeleme artık akrilik levha üzerinde de mevcut.

Maksimum verimlilik ve çıktı gerektiren senaryolar için özel olarak formüle edilmiş hafif{0}yapışkan bir polietilen maskeleme kullanılabilir. Bu tür maskelemenin bitmiş bir parçadan çıkarılması çok kolaydır, ancak yine de sıradan kullanıma dayanacak kadar yeterli yapışma sağlar. Nadiren önemli bir sorun olmasına rağmen, daha hafif yapışkan formülü nedeniyle bu tür maskeleme, lazerin çok uzun süre boşta kaldığı alanlarda kalkabilir. Bu genellikle bir kesimin başlangıcında veya çok dar yarıçaplı kesimler sırasında meydana gelir. Kesimin başlangıcında bir "ileri-içeriye" kullanarak ve dar virajlarda gezinirken nabız hızını veya gücü azaltarak bu yükselmeyi kolayca önleyebilirsiniz.

Bozulmamış, cilalanmış bir kenara ihtiyacınız varsa, özel olarak formüle edilmiş-yapışkan olmayan polietilen maskeleme mevcuttur. Tüm yapışkan-bazlı maskelemeler kesici kenarda en azından bir miktar kalıntı bıraktığından, cilalı görünümü bir miktar azaltabilirler. Bu nedenle, en yüksek kalitede görünüm gerektiren uygulamalar için,-yapışkan olmayan "lazerle kesilebilen" bir maskeleme önerilir. Bu maskelemenin çıkarılması yapışkan türe göre biraz daha zor olsa da, biraz daha kaliteli bir kenar sağlar ve kenar kalkmasına karşı daha dayanıklıdır. Kaldırma gerçekleşirse yukarıda açıklananlara benzer adımları uygulayabilirsiniz.

Maskeleme konusunda dikkat edilmesi gereken bir diğer nokta ise kırışıklıklardır. Sayfanın orijinal görünümünü korumak için, maskelemede-özellikle üst yüzeyde- kırışık olmamalıdır. Maskeleme, kesme noktasında levha ile doğrudan temas halinde değilse, maskeleme ile levha arasına sıcak gazlar sıkışabilir ve bu da yüzeyi aşındırır. Çoğu X-Y tablası, sıcak gazları hasara yol açmadan etkili bir şekilde uzaklaştıran bir vakumlu tutma-sistemi kullandığından, tabakanın alt kısmında dağlama genellikle daha az sorun oluşturur.

Her gelişmiş makine parçası gibi, lazer kesiciler de optimum performans sağlamak için düzenli bakım gerektirir. Belirli bir malzeme kalınlığını belirli bir hızda kesmek için gereken güç ayarlarının kaydını tutmak iyi bir uygulamadır. Zamanla muhtemelen güç ayarının artırılması veya kesme hızının azaltılması gerektiğini göreceksiniz. Bunun nedeni genellikle lazer optiklerin kirlenmesi veya odağın bozulmasıdır. Bu gerçekleştiğinde kesimin kalitesi düşecektir. Nitelikli bir teknisyen tarafından yapılan düzenli bakım, kesme verimliliğini ve kalitesini korumak için çok önemlidir.

Lazerler şüphesiz yüksek{0}}güçlü ve gelişmiş araçlar olsa da, doğru şekilde kurulmaları ve çalıştırılmaları koşuluyla diğer mağaza ekipmanlarından mutlaka daha tehlikeli değildirler. Genellikle standart güvenlik gözlükleri göz koruması için yeterlidir. Bununla birlikte, tüm standart güvenlik camlarının, bu lazerler için ortak olan 10,6 mikron ışık dalga boyuna (10.600 nanometrede 5 optik yoğunluk anlamına gelir) karşı opak olmadığına dikkat etmek çok önemlidir.

ANSI Standardı Z136.1'e göre koruyucu gözlüklerin hem dalga boyu hem de optik yoğunluk koruma faktörü ile açıkça etiketlenmesi gerekir.

Ayrıca kesme sırasında ortaya çıkan zararlı olabilecek buharların uzaklaştırılması için mutlaka bir egzoz sistemi gereklidir. İşlenen spesifik malzemeye bağlı olarak, bu buharları dış ortama vermeden önce filtrelemek bile gerekli olabilir. Her ekipmanda olduğu gibi, lazer kesim sistemini kullanmadan önce çalıştırma ve güvenlik prosedürleri hakkında uygun bilgiye sahip olmak zorunludur.

Emissions

Lazer kesim akrilikten kaynaklanan emisyonların kesin miktarını ve türünü belirlemeye çalışan çeşitli araştırmacılar tarafından gerçekleştirilen bir dizi bilimsel araştırma yapılmıştır. Tüm bu çabalara rağmen, yan ürünleri ve bunların emisyon gazlarındaki konsantrasyonlarını kesin olarak-tahmin etmek hala imkansız.

Bu emisyonlar, lazer parametreleri, işleme parametreleri, kullanılan örtü gazları, egzoz yöntemi ve akrilik polimerin tam kimyasal bileşimi dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlıdır. Ayrıca bu çalışmaların çoğu koruyucu kağıdın veya polietilen maskelemenin etkilerini hesaba katmıyor ve herhangi bir kaplamanın olası etkisini de dikkate almıyor.

Akrilik bir lazerle kesildiğinde, ayrışan malzemenin çoğu, kendisini oluşturan monomerlere geri dönüştürülür. Akrilik levhaların çoğunda bu monomerler %90'ın üzerinde metilmetakrilattan oluşur ve geri kalanı metakrilattır. Birçok tedarikçinin akrilik formülasyonlarında etilakrilat kullanması da yaygındır.

(Etil akrilatın, Ulusal Toksisite Programının kanserojen olması beklenebilecek maddeler listesine dahil edildiğini belirtmek gerekir. Benzer şekilde, Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı, etil akrilat'ı olası kanserojen olarak listelemektedir.)

Heferkamp, Goede, Engel ve Wittbecker tarafından yürütülen bağımsız bilimsel araştırma sırasında, test ettikleri plastikler arasında akriliğin aslında en düşük aerosol oluşumuna neden olduğunu buldular (<10 mg/m3). Their work also indicated that over 90% of the emissions generated from laser cutting acrylic were gaseous methylmethacrylate monomer.

Diğer araştırmacılar, özellikle de Troughton, Sims, Ellwood ve Taylor, metilmetakrilat monomerine ek olarak az miktarda toluen, metil-2-metil-3 pentenoat, ksilen, trimetil benzen ve alkanların da bulunduğunu buldular. İlginçtir ki Ball, Kulik ve Tan'ın daha önceki bulgularının aksine hiçbir PAH (polisiklik aromatik hidrokarbonlar) bulamadılar.

Çalışanların maruziyetlerinin düzenlenmiş seviyelerin altında kalmasını sağlamak için yeterli havalandırma ekipmanının kurulması tavsiye edilir. Ayrıca gazları dışarıya atıyorsanız çevresel düzenlemelere dikkat edilmelidir. Lazer kesim ekipmanı üreticileri genellikle lazer emisyonlarının nasıl düzgün şekilde toplanacağı ve işleneceği konusunda rehberlik sağlayabilir.